Железная дорога попалась в нейросеть
Российская компания три десятилетия совершенствует систему диагностики железнодорожных путей, внедряя в эту сферу передовые решения и завоевывая внешние рынки
В 1990 году группа научных работников из самарских НИИ и специалисты, пришедшие из аэрокосмической промышленности, объединились, чтобы разрабатывать системы и средства диагностики рельсовой инфраструктуры. Так появилась компания «Инфотранс». «Помимо создания новых систем у основателей фирмы была благородная миссия — сохранение интеллектуального потенциала. Иначе мы могли бы просто все растерять», — рассказывает Юрий Седёлкин, заместитель генерального директора компании по инновационным проектам. С тех пор предприятие прошло путь от механических средств диагностики к электронным системам, роботизации и цифровому интеллекту при контроле за состоянием железных дорог.
Железнодорожные пути — сложная и подвижная конструкция. В условиях, когда по рельсам круглые сутки проносятся поезда, нужно регулярно проверять исправность всех элементов. «Можно сравнить это с уборкой в квартире, — поясняют в компании. — На полках постоянно образуется пыль, которую надо смахивать, чтобы поддерживать чистоту. Так и у нас речь идет о выявлении и оперативной корректировке небольших отклонений».
Впрочем, здесь даже маленькие проблемы, если их вовремя не устранить, могут привести к серьезным последствиям. По данным РЖД, с 2013 года на железных дорогах в России произошло более 40 ЧП из-за внезапных деформаций и разрушения объектов земляного полотна и нарушения целостности искусственных сооружений.
В 2021 году благодаря работе автоматизированных систем видеонаблюдения было выявлено 330 случаев излома стыковых накладок, что позволило избежать сходов подвижного состава с рельсов.
Раньше для диагностики использовали вагоны-лаборатории. Под ними размещались механические счетнорешающие устройства, связанные, в свою очередь, с самописцами, фиксировавшими измерения на бумаге. Затем специалисты анализировали полученные графики при помощи линеек-шаблонов. Помимо этого пути осматривали обходчики, проверяя их надежность посредством различного контрольно-измерительного оборудования.
Появление компьютеров привело к значительным изменениям в сфере диагностики железнодорожных путей. У специалистов появились компактные системы с датчиками и электронными блоками. «Инфотранс» стал одной из первых компаний в России, освоивших новые технологии. «К тому моменту системы диагностики в стране сильно устарели: они были механическими, без автоматизации. Требовались новых технологии, — отмечает Юрий Седёлкин. — К тому же целый ряд предприятий, которые делали системы диагностики для железной дороги, оказался за пределами России. Поэтому вопрос о развитии собственного производства, причем на более высоком уровне, стоял очень остро».
Для начала компания совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) начала практически с нуля выстраивать отраслевую метрологию. В случае с железной дорогой это непросто, так как сама измеряемая система нестабильна: рельсы гнутся, резиновые прокладки амортизируются, в зависимости от поездных нагрузок и изменяющихся температур по-разному работает балласт, который заполняет пространство между нижней частью шпал и основной площадкой земляного полотна. Такая подвижность нужна, чтобы путь не «зажимался» и колесные пары свободно катились по нему. Однако из-за этого данные измерений даже в практически одинаковых условиях оказывались разными. «Инфотранс» вместе с ВНИИЖТ разработал методологию, основанную на понятиях повторяемости, воспроизводимости и сопоставимости измерений.
Помимо этого в компании с нуля создали программное обеспечение и оборудование с собственными электронными платами, доработанными под свои нужды датчиками и гиросистемами собственной конструкции. Таким образом удалось автоматизировать многие процессы, которые ранее выполнялись вручную.
Роботы и нейросети
Сейчас «Инфотранс» — компания полного цикла. Она создает измерительные методики, пишет ПО, выпускает аппаратуру и системы контроля, занимается обучением персонала, ремонтом своих комплексов. В компании трудится порядка 350 человек, из них почти сотня занимается разработками: это программисты, методисты, конструкторы, электронщики, испытатели.
В 2014 году «Инфотранс» совместно с РЖД и Siemens разработал систему диагностики путей для установки на скоростных поездах. Она была полностью автономной и действовала в фоновом режиме во время обычных железнодорожных перевозок, ведя мониторинг сразу по 76 параметрам. В этом случае для диагностики не требуется отдельный локомотив и экипаж — достаточно лишь обеспечить электропитание. Систему установили на поезд «Сапсан», курсирующий между Москвой и Санкт-Петербургом, причем оборудование удалось разместить без вмешательства в штатные установки и планировку вагонов, сохранив все пассажирские места. Позже устройство появилось и на скоростном электропоезде «Ласточка».
Модификация роботизированной системы работает на маневровом локомотиве и отслеживает состояние путей, а также стрелочных переводов. Это позволяет уйти от сложной проверки с помощью вагонов-путеизмерителей и обойтись без обследования стрелок вручную. В итоге практически полностью исключается человеческий фактор и снижается число ошибок. Автономные системы диагностики действуют в тандеме с информационно-аналитическими платформами. Такие платформы аккумулируют данные со всех датчиков, обрабатывают их, синхронизируют и на основании этого выдают анализ состояния инфраструктуры, оценивая особенности ее содержания и потребность в ремонте.
С появлением искусственного интеллекта компания начала использовать нейросети. Предприятие вывело на рынок ПО, которое с помощью ИИ анализирует показания диагностических устройств и изображения с камер наблюдения, сопоставляет видео с картинкой в «норме» и отмечает отклонения: проблемы с рельсами, дефекты шпал, поврежденные рельсовые скрепления, плохое состояние грузокомпенсаторов контактной сети. Поскольку комплексы оборудованы не только датчиками, но и видеокамерами, можно отследить состояние опор контактной сети, распознать светофоры и другие объекты. Как и более ранние роботизированные установки, комплексы с ИИ используются на поездах, которые регулярно курсируют по маршрутам. Это позволяет вести непрерывный мониторинг путей и создавать архив данных, чтобы оценивать изменения в динамике.
Вскоре оказалось, что лазерные датчики восприимчивы к внешним условиям: снег, туман, пыль, трава на путях могут исказить их показания. Чтобы решить проблему, в «Инфотрансе» сначала придумали токовихревые всепогодные датчики, которые лишены этих недостатков, но менее точны. А затем для повышения точности приборов задействовали нейросеть. ИИ, получая показания сразу и с лазерных, и с токовихревых устройств, сравнивает их, анализирует и при необходимости вносит корректировки.
В компании отмечают, что нейросети лишь дополняют их предыдущие разработки, но не заменяют весь накопленный опыт. «Нейросетевые технологии просто один из инструментов, который используется в наших системах и облегчает людям работу», — уточняет Юрий Седёлкин.
«Инфотранс» в разные годы поставлял продукцию и за границу — в страны Центральной Европы, СНГ и Закавказья. Предприятие также сотрудничает со странами Азии, Северной Африки и Ближнего Востока. Доля компании на российском рынке составляет 50%.
В 2013 году «Инфотранс» победил в объявленном Немецкой железной дорогой тендере на поставку системы контроля геометрии рельсовой колеи и рельсов для измерительных поездов RaiLab. В рамках этого тендера предприятие поставило в Германию свою инновационную бесконтактную систему MIBIS, отличительная особенность которой — контроль геометрии рельсовой колеи и рельсов во всем диапазоне скоростей, включая малые, практически с нуля.
Спустя два года компания выиграла тендер Швейцарских федеральных железных дорог на создание многофункционального диагностического комплекса (gDFZ). Такой комплекс нужен для контроля параметров путевой инфраструктуры, состояния контактной сети, взаимодействия пути и подвижного состава, видеоконтроля верхнего строения пути. Разработка включала в себя системы видеонаблюдения и позиционирования, в том числе спутниковую навигацию и привязку к реперным объектам инфраструктуры, что позволило синхронизировать все результаты в единой системе координат. Одной из целей проекта стала инспекция 57-километрового Готардского базисного тоннеля — второго по длине железнодорожного тоннеля в мире.
С 2019 года «Инфотранс» принимает участие в проекте Минэкономразвития «Национальные чемпионы», куда отбираются компании, которые показывают высокие темпы развития, обладают значительным инновационным потенциалом и имеют собственные конкурентоспособные продукты и услуги. «В рамках проекта “Национальные чемпионы” мы можем сотрудничать с другими интересными фирмами, обмениваться идеями», — говорит Юрий Седёлкин.
«Инфотранс» не вдается в подробности своих планов. Но на предприятии говорят, что собираются применять новые разработки не только в сфере диагностики рельсов, но и в других отраслях.
Фото: предоставлено компанией «Инфотранс»
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl